Номер 9, страница 65 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-9. Простые механизмы. КПД механизма. Вариант 2 - номер 9, страница 65.

Условие.

9. По условию задания 5 определите, даёт ли выигрыш в работе подвижный блок.

А. В работе нет ни выигрыша, ни проигрыша.

Б. В работе выигрыш.

В. В работе проигрыш.

Решение.

Решение

Согласно «золотому правилу механики», ни один простой механизм, включая подвижный блок, не даёт выигрыша в работе. Этот фундаментальный принцип является следствием закона сохранения энергии.

Рассмотрим работу идеального подвижного блока (без трения и собственного веса). Он позволяет получить выигрыш в силе в 2 раза, но это достигается за счёт проигрыша в расстоянии также в 2 раза.

Пусть вес поднимаемого груза равен $\text{P}$, а высота подъёма — $\text{h}$. Тогда полезная работа, совершаемая для подъёма груза, составляет:
$A_{полезная} = P \cdot h$

Для подъёма этого груза с помощью идеального подвижного блока необходимо приложить силу $F = \frac{P}{2}$. При этом точка приложения силы (свободный конец верёвки) переместится на расстояние $s = 2h$.
Затраченная работа (работа, совершённая приложенной силой) будет равна:
$A_{затраченная} = F \cdot s = \frac{P}{2} \cdot 2h = P \cdot h$

Сравнивая полезную и затраченную работу, мы видим, что в идеальном случае они равны: $A_{полезная} = A_{затраченная}$. Это означает, что подвижный блок не даёт ни выигрыша, ни проигрыша в работе.

В реальных условиях из-за наличия сил трения и веса самого блока затраченная работа всегда будет больше полезной ($A_{затраченная} > A_{полезная}$), что приводит к проигрышу в работе (вариант В). Однако выигрыш в работе (вариант Б) невозможен ни при каких обстоятельствах. Поскольку "золотое правило механики" описывает идеальный случай, который является основной теоретической моделью, наиболее корректным ответом является вариант А.

Ответ: А.